1概述
與在標準系統(tǒng)中一樣，在S7 分布式安全系統(tǒng)中具有PROFINET接口的安全CPU之間可以通過IO控制器與智能設備方式進行安全相關的通信。通信通過兩個安全應用程序塊進行，即F_SENDDP塊用于發(fā)送數(shù)據(jù)，而F_RCVDP塊用于接收數(shù)據(jù)。這些塊由用戶在F-CPU相應的安全程序中調用，可用于固定數(shù)量的BOOL和INT類型的數(shù)據(jù)進行安全傳送。
使用智能設備功能，需要使用STEP7 V5.5 和支持智能設備功能的硬件設備。對于支持智能設備功能的硬件，請參考如下鏈接： 44383954

2 安全相關的IO控制器與智能設備通信
在本例程中，將CPU317F-2PN/DP作為IO控制器，IM151-8F PN/DP CPU作為智能設備。通過兩個CPU的集成PN口進行安全相關的通信。

2.1 示例所使用的軟硬件環(huán)境
? STEP7 V5.5 SP2
? STEP7 Distributed Safety V5.4 SP5
? CPU317F-2PN/DP V3.2 訂貨號6ES7 317-2FK14-0AB0
? IM151-8F PN/DP CPU V3.2 訂貨號6ES7 151-8FB01-0AB0

2.2 硬件配置

2.2.1 智能設備配置
1、在STEP7中對智能設備進行硬件配置。新建一個項目，項目名稱Safety PN，先插入一個S7-300站，將名稱修改IM151-8F，如圖1所示。

圖1

雙擊硬件打開配置界面，在右側產品列表PROFINET IO→I/O→ET200S中找到IM151-8F PN/DP CPU拖入到項目中，如圖2。

圖2

在彈出的對話框中設置IP地址和新建一個以太網網絡，如圖3。

圖3

2、設置CPU的保護等級和激活包含安全程序選項，之后打開F參數(shù)屬性頁，根據(jù)提示設置安全全程序密碼，如圖4和圖5。

圖4

圖5

3、雙擊X1 PN-IO槽，找到智能設備屬性頁，激活智能模式選項，如圖6。

圖6

點擊“New”按鈕，創(chuàng)建 IO 控制器和智能設備之間安全相關的通信地址區(qū)，見圖7。

圖7

安全相關的發(fā)送功能塊F_SENDDP一次發(fā)送16個BOOL數(shù)據(jù)和2個INT數(shù)據(jù)需要6個字節(jié)的輸出地址，由于同時還要發(fā)送6個字節(jié)的安全相關信息，所以一個發(fā)送需要12個字節(jié)的輸出地址，同時為了接收對方發(fā)回的安全確認信息還要有6個字節(jié)的輸入地址。同樣接收功能塊F_RCVDP除了要12字節(jié)的輸入地址外，由于要回復給發(fā)送方安全確認信息，還需要有6個字節(jié)的輸出地址。
定義地址區(qū)的規(guī)則：要發(fā)送的數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)地址區(qū)必須以與關聯(lián)的輸入數(shù)據(jù)地址區(qū)相同的起始地址開始。輸出數(shù)據(jù)地址區(qū)共需要12個字節(jié)，而與其關聯(lián)的輸入數(shù)據(jù)地址區(qū)需要6個字節(jié)。要接收的數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)地址區(qū)必須以與關聯(lián)的輸出數(shù)據(jù)地址區(qū)相同的起始地址開始。輸入數(shù)據(jù)地址區(qū)共需要12個字節(jié)，而與其關聯(lián)的輸出數(shù)據(jù)地址區(qū)需要6個字節(jié)。例程中配置一個發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和一個接收數(shù)據(jù)區(qū)，根據(jù)這個規(guī)則，最后的通信地址區(qū)配置如圖8。

圖8  銷售西門子V90伺服驅動器0.2KW6SL3210-5FB10-2UF1

4、按照圖9、圖10所示步驟生成GSD文件然后進行安裝，這樣，在HW Config的硬件列表里就會出現(xiàn)之前配置的IM151-8F CPU。這樣，智能設備的硬件配置就完成了，最后將整個硬件保存并編譯下載到CPU中。

圖9

圖10

2.2.2 IO控制器配置
IO控制器的配置前兩項和之前的智能設備的配置是類似的，也是插入300站，設置IP地址和網絡，激活安全相關參數(shù)。
1、添加智能設備，HW Config界面右側列表中找到之前導入的智能設備，拖到PROFINET IO總線上。

圖11

2、添加完智能設備后，雙擊修改智能設備的設備名要與之前做配置時候一致，圖12。

圖12

修改完成后系統(tǒng)會提示設備名有重名，點擊Yes確認就可以。圖13

圖13

3、修改地址區(qū)起始地址，安全相關的通信定義地址區(qū)的規(guī)則在之前已經提到，系統(tǒng)自動分配的地址區(qū)可能不符合要求，按照規(guī)則修改智能設備在IO控制器中的地址，如圖14。之后，將硬件配置保存并編譯后下載到CPU317F-2PN/DP中。

圖14

2.2.3 地址區(qū)的對應關系
之前對于IO控制器和智能設備的硬件配置，設置了兩個安全相關通信的地址區(qū)。分別是智能設備使用地址為256的通信地址區(qū)發(fā)送16個BOOL型數(shù)據(jù)和2個INT型數(shù)據(jù)給IO控制器，IO控制器使用地址為128通信地址區(qū)接收。同樣IO控制器使用地址為140的通信地址區(qū)發(fā)送16個BOOL型數(shù)據(jù)和2個INT型數(shù)據(jù)，智能設備使用地址為268的通信地址區(qū)接收。地址對應關系如圖15所示。

圖15

2.3 通信編程
對于IO控制器和智能設備的F-CPU之間的安全相關的通訊，使用F應用程序塊FB223“F_SENDDP”進行發(fā)送，用FB224“F_RCVDP”進行接收。使用它們以安全方式一次傳送16個BOOL型數(shù)據(jù)和2個INT型數(shù)據(jù)。要注意的是必須在安全程序開始時調用 F_RCVDP，F(xiàn)_SENDDP必須在安全程序結束時調用。

2.3.1 IO控制器編程
1、在IO控制器安全程序開始調用FB224“F_RCVDP”功能塊，圖16。
功能塊參數(shù)說明：
ACK_REI：1=發(fā)生通信錯誤后，對發(fā)送數(shù)據(jù)的重新集成確認。
SUBBO_00 — SUBBO_15：用于接收BOOL數(shù)據(jù)的安全值。
SUBI_00 — SUBI_01：用于接收INT數(shù)據(jù)的安全值。
DP_DP_ID：唯一的F_SENDDP和F_RCVDP之間的關聯(lián)值，確認發(fā)送和接收的對應關系。
TIMEOUT：安全相關的通訊的監(jiān)視時間。
LADDR：接收地址區(qū)的起始地址，示例中是128。
ERROR：1=通信出錯。
SUBS_ON：1=輸出故障安全值。

圖16

ACK_REQ：1=需要對發(fā)送數(shù)據(jù)的重新集成進行確認。
SENDMODE：1= 具有F_SENDDP的F-CPU處于取消激活的安全模式中。
RD_BO_00 — RD_BO_15：接收的BOOL數(shù)據(jù)。
RD_I_00 — RD_I_01：接收的INT數(shù)據(jù)。
RETVAL14/ RETVAL15: SFC14/15的錯誤代碼。
DIAG：診斷信息。  銷售西門子V90伺服驅動器0.2KW6SL3210-5FB10-2UF1

2、在IO控制器安全程序結尾調用FB223“F_SENDP”功能塊，圖17。
功能塊參數(shù)說明：有幾個參數(shù)和“F_RCVDP”功能塊不同
SD_BO_00 —SD_BO_15：發(fā)送的BOOL數(shù)據(jù)。
SD_I_00 — SD_I_01：發(fā)送的INT數(shù)據(jù)。
SUBS_ON：1=接收方輸出故障安全值。
LADDR：發(fā)送區(qū)的起始地址，示例中是140。

圖17

2.3.2智能設備編程
同樣在智能設備的安全程序開始調用F_RCVDP功能塊，結尾調用F_SENDP功能塊，填寫相應參數(shù)。注意，F(xiàn)_SENDDP功能塊的DP_DP_ID參數(shù)與IO控制器的F_RCVDP功能塊相同，F(xiàn)_RCVDP功能塊的DP_DP_ID參數(shù)與IO控制器的F_SENDDP相同。

2.3.3功能塊和地址對應關系

圖18

2.4通信結果測試
將硬件和安全程序編譯后下載到CPU中，使用變量表測試通信狀態(tài)，如圖19。IO控制器CPU317F-2PN/DP將M110.0到M111.7的16個BOOL數(shù)據(jù)以及MW112和MW114這2個INT數(shù)據(jù)發(fā)送到智能設備IM151-8F PN/DP的對應地址中。與此同時智能設備發(fā)送M100.0到M101.7的16個BOOL數(shù)據(jù)以及MW102和MW104 這2個INT數(shù)據(jù)到IO控制器的M100.0到M101.7及MW102和MW104。數(shù)據(jù)傳輸正確，說明安全通信正常。

圖19

更多的S7分布式安全系統(tǒng)中安全相關通訊的信息請參考文檔《SIMATIC工業(yè)軟件S7 Distributed Safety — 組態(tài)和編程》，下載鏈接：22099875

關鍵詞
分布式安全、PROFINET、IO 控制器、智能設備